基于单片机控制的自动加料机 - 图文

皖西学院2014届本科毕业设计（论文）

以接近。因此，从工人劳动保护方面考虑，发展自动加料技术尤为重要，也是满足社会、市场及技术发展过程中产品不断更新的需要。

特别是目前操作过程中的防静电、操作疲劳、协调作业等因素使得手工作业存在了很大的局限性，如容易发生误操作，生产不合格等等，使得生产率大大下降，所以对于加料自动化的改造将会大大提高产品的生产效率以及产品的成品率及公司的竞争能力，同时降低公司的生产成本，对于公司发展具有重大意义。

同时，研究本课题对于个人也有很重要的意义。它需要重点学习单片机的应用知识，掌握C语言及汇编语言用于编程，然后将之前所学其他专业课如《传感器与检测技术》的知识综合在一起。从原理设计到方案论证再到选材、硬件设计和软件设计，每一步都需要查阅大量资料，不断地发现问题、分析问题和解决问题。该课题的研究不仅能巩固以前所学的专业知识，而且能锻炼我收集资料、解决问题及实际动手的能力，更重要的是能够学以致用，为我步入社会走上工作岗位打下坚实的基础。 1.3 课题内容

本次设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统的总体功能设计方案；二是进行系统的硬件电路和软件系统的设计；三是单片机及通信接口的硬件电路及软件系统设计；四是对连接单片机的上位管理计算机软件系统的设计思路、工作原理和实现方法进行了阐述。

本文将传感器技术、LCD显示技术及信息处理技术等相互融合，将自动加料的多种参数检测和单片机控制理论相结合，提出一种切实可行的自动加料机控制系统，可以全面、实时、自动地对系统数据进行自动记录、存储和处理，并将有关信息根据现场实际情况，采用最有效方式送入计算机进行处理，并可对加料系统进行远程控制。满足了对加料工业生产实行全面、实时、长期检测的要求。与传统技术相比，本系统具有以下优点：

（1）单片机的设计提高了系统的可控性、可靠性及实时性； （2）本设计用一台电机就可以控制两条生产线提高了劳动生产率； （3）可对生产线各种状态的时间进行设置，实用性更强。

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基于单片机控制的自动加料机

2 方案选择

2.1 方案选择

在进行系统设计的时候重心放在加料机的自动化上，要想实现这个目标再结合自己

大学期间所学知识想到了基于51单片机的方案与基于PLC控制的方案。下面对两种方案进行说明比较。

PLC即可编程逻辑控制器，是工业控制计算机。采用梯形图、助记符、功能图等编程语言，完成逻辑运算、顺序控制、记数、定时、计算及模拟量处理等功能。单片机由最简单的输出/输入构成。如输出用LED，输入用开关。并且能实现最基本的运行条件，如应有供电、时钟附属电路等。两种方案有如下区别：

（1）PLC比单片机更加复杂，它是在单片机的基础上集成许多其他控制单元组成的；

（2）单片机在在在简易自动化研究系统里面更容易实现而且成本比较小； （3）现在大部分PLC方案里面封装好了大量的可执行程序，不利于自己在做毕业设计过程中中进行创新设计；

（4）自己在大学期间学习了大量的单片机知识，个人认为利用单片机的方案可以做出更加成熟的设计。

因此决定选用单片机做此次设计。 2.2 单片机选型 2.2.1 单片机概述

近年来，随着超大规模集成电路的出现，单片微型计算机发展异常迅猛。在电子应用技术领域，如果说60年代面临的是晶体管技术；70年代面临的是集成电路技术；80年代面临的是单板机技术的话，那么可以讲，单片机技术无疑将是90年代最活跃的新一代电子应用技术。在当前以应用电子技术为代表的高新技术改造系统工业方面，在机电一体化领域，单片机技术必将显示出强大的生命力。单片机功能强、体积小、使用方便、性价比高等优点，获得很大的应用，通用的8位单片机而言，就有50多个系列数百种品种，目前世界上比较著名的部分8位单片机生产厂家和部分机型如下：

Intel（美国英特尔）公司：MCS－51/96及其增强系列 NS（美国国家半导体）公司：NS8070系列 RCA（美国无线电）公司：CDP1800系列

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TI（美国得克萨斯仪器仪表）公司：TMS700系列 Cypress(美国Cypress半导体）公司：CYXX系列 Rockwell(美国洛克威尔）公司：6500系列 Motorola(美国摩托罗拉）公司：6805系列 Fairchild(美国仙童）公司：FS系列及3870系列 Zilog（美国齐洛格）公司：Z8系列及SUPER8系列 Atmel(美国 Atmel）公司：AT89系列 National(日本松下）公司：MN6800系列

Hitachi(日本日立）公司：HD6301、HD65L05、HD6305系列 NEC（日本电气）公司：UCOM87、（UPD7800）系列 Philips（荷兰菲利浦）公司：P89C51XX系列

尽管单片机的种类很多但是在我国使用最多并且最广泛的还是51核系列的单片机如Intel公司的MCS－51和美国的89C51。

MCS－51系列单片机包括基本型8031/8051/8751，由于8031片内没有程序存储器；8051是一个程序不超过4KB的小系统而8751是用4KB的EPROM取代了8051的4KBROM作为程序存储器但还是太小了因此均不选用。

与MCS-51系列相比AT89C51/AT89S51单片机片内的4KB的Flash存储器取代了4KB的EPROM可重复编程，功能强大性价比较高且价格较低，因此本设计就选用AT89C51。AT89C51 是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4KBYTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128BYTES的随机存取数据存储器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用8 位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元。功能强大AT89C51 单片机符合上述选择原则，可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域

[1]

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2.2.2 AT89C51单片机

（1）AT89C51功能特性概述

AT89C51内部结构框图如图1所示。AT89C51 提供以下标准功能：4K 字节Flash 闪速存储器，128 字节内部RAM，32 个I/0口线，两个16 位定时/计数器，一个5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可将

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基于单片机控制的自动加料机

至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续它的工作。掉电方式时保存RAM中的全部内容，但振荡器禁止其他所有部件工作并停止工作直到下一个硬件复位

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P0.0~P0.7 P2.0~P2.7

Vcc P0驱动器 P2驱动器

GND RAM 地址寄存器 RAM P0 锁存器 P2 锁存器 RAM

PSEN ALE/PROG EA/Vpp RST B 寄存器 ACC SP 程序地址 寄存器 暂存器2 暂存器缓冲器 ALU 特殊功能寄存器 PC增量器 PC PSW 定时 及控制 指令寄存器 DPTR

振荡器 P1驱动器 P3驱动器 P1 锁存器 P3 锁存器 P1.0~P1.7 P3.0~P3.7

图1 AT89C51内部结构框图

（2）AT89C51引脚功能介绍

AT89C51单片机为40引脚双列直插式封装。其引脚排列和逻辑符号如图2所示。

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